我的煤炭网

我的煤炭网>新闻>综合信息>选矿知识>湿法冶炼金属(湿法冶金手册)

湿法冶炼金属(湿法冶金手册)

湿法冶炼金属(湿法冶金手册) 湿法冶金(4)

料液中的交换离子扩散到树脂表面后,需要以下步骤来完成整个交换过程:①膜扩散是指溶液中的交换离子到达离子交换树脂与溶液形成的表面膜,然后扩散到这个膜中;(2)粒子扩散是指交换离子到达离子交换树脂相后,继续在离子交换树脂粒子内部扩散;③发生交换反应;(4)交换的离子在离子交换树脂中扩散并扩散到离子交换树脂颗粒的表面;⑤交换的离子继续通过颗粒表面膜扩散。影响离子交换反应速率的因素包括交换树脂的类型、离子交换、离子浓度、搅拌和操作温度等。真正影响离子交换速率的是扩散。(六)电渗析是一种以电势差为驱动力,利用离子交换膜的选择透过性,从溶液中去除或富集电解质的膜分离技术。电渗析的作用主要依靠离子交换膜,离子交换膜是以高分子材料为基体,加上可电离的官能团制成的。根据官能团的性质,交换膜可分为两种:阳膜和阴膜。从膜结构分析,阳膜含有酸性官能团,能解离阳离子,只允许阳离子通过。膜中含有碱性官能团,可以离解阴离子,只允许阴离子通过。离子交换膜的选择性渗透是基于膜上固定离子的电作用。由于它的电荷与活性离子相反,所以可以将溶液中电荷相反的离子吸引到膜中,然后通过膜到达溶液的另一侧。同时,带相同电荷的离子被排斥,不能进入膜,留在溶液中。电渗析设备就是电渗析器,由离子交换膜、分离器和电极组成。片状正负膜交替排列,中间放置挡板,厚度只有1-2mm,内部有筛网保持膜间距,扰动液体流动,形成一系列交替的小水室,有进出水管。透水器的两端设有电极室,端侧设有电极。阳极由石墨或涂层钉子制成,阴极由不锈钢制成。当盐溶液通过透析器的每个水室时,溶液中的离子在DC电场的作用下定向迁移。由于阳膜只允许阳离子通过,截留阴离子,反之,结果就是相邻的水室,一个室变成无离子无盐溶液,另一个室聚集离子,达到浓缩分离的目的。电渗析作为一种分离杂质或富集金属的单元技术广泛应用于湿法冶金中。(七)膜分离技术是溶液中的溶剂或溶质在外界驱动力的作用下选择性通过膜的一种分离方法。根据外部驱动力和分离膜的不同,膜分离包括反渗透、超滤、微孔过滤、扩散渗析和液膜分离。反渗透、超滤、微孔过滤是利用不同的压差作为外部驱动力,达到分离溶剂与溶质、溶质颗粒和悬浮物与溶液的目的。扩散透析是由离子浓度差驱动的。液膜分离是利用物质在液膜中溶解度和渗流速度的差异来实现物质的分离。湿法冶金中膜分离的发展趋势是:①开发新的膜材料和分离技术,以满足湿法冶金中高温、高酸碱介质的要求,提高材料的稳定性和使用寿命;②发展分离技术的综合工艺,扩大应用范围,提高分离效率;③将膜分离与常规分离技术相结合,降低能耗,节约投资,提高经济效益;④开发新型膜分离设备。【下一篇】四。从溶液中提取金属。通过金属状态的转变将水溶液中所含的金属物质从溶液中分离出来的操作过程是湿法冶金的重要步骤之一。从溶液中提取金属有两种方法:电解法和化学法。氰化冶金是一种特殊的冶金方法。电解提取又称电解沉积,是将水溶液或含有金属盐的悬浮液中的某些金属通过直流电沉积在阴极上的过程。化学提取是用还原剂将水溶液中的金属离子还原成金属的过程。电解提取和化学提取各有优缺点。电解法是工业上从水溶液中提取铜、镍、锌的主要方法,因为它不需要大量的试剂,对环境污染小,特别适合大规模生产。但这种规律消耗大量电能,不适合缺电地区。另外,一次性设备投资大,占地面积大,运行周期长。而化学提取法具有不消耗大量电能、设备投资少、占地面积小、运行周期短的优点。缺点是需要消耗还原剂,产生的废液要处理后才能排放。冶金是用乙腈从固体物料中浸出金属,然后用歧化沉淀法从含乙腈的液体中提取金属的过程。氰化冶金只适合提取铜、银等少数金属,电解提取除外,请参考第三节节电冶金。分别描述了化学萃取和腈冶金。(1)电解提取的详细内容请参考第三节节电冶金。(2)化学提取。通过用还原剂将水溶液中的金属离子还原成金属状态来提取金属的方法。常用的工业还原剂包括氢气、SO2气体、亚铁离子、铁、锌、铝、铜等金属,以及草酸和肼。1.加压氢还原法(pssured hydrogen reduction method)在高压釜(高压釜)中用氢气将水溶液中的金属水溶性物质还原成金属、化合物或低价离子的一种化学提取方法。从氢的水溶液中分离金属的反应是:

[next][下一个]

当金属的电极电位大于氢的电极电位(ФMe>ФH)时,可以用氢还原析出金属,直至ФMe=ФH为止。
从上式可以看出,提高金属还原度的途径之一是通过提高氢分压和溶液的pH值来降低氢势;二是通过提高溶液中金属离子的浓度来提高金属电位。随着还原过程的进行,溶液中金属浓度不断降低,ф men+/me也不断降低,而H+浓度不断升高,ф 2h+/H2不断升高。当ф men+/me = ф 2h+/H2时,还原反应达到平衡。当然,随后压力和温度的升高有利于金属的还原。为了解决沉淀金属形成新相的问题,应该预先向水溶液中加入晶种。目前,这种方法用于分离金属并生产金属粉末和金属氧化物。2.二氧化硫还原法一种化学提取方法,使用二氧化硫作为还原气体,将溶液中的金属离子还原成低价离子或金属。SO2溶于水形成H2SO3,亚硫酸是很好的还原剂。因此,二氧化硫的还原基本上是通过亚硫酸进行的。SO42-/SO32- ф 0的标准电极电位=+0.20 V,因此,二氧化硫可以将溶液中一些带正电位的金属离子还原成低价离子或金属。二氧化硫还原法广泛应用于湿法冶金中铜、金、锌的生产。3.亚铁还原法以亚铁离子为还原剂,直接还原沉淀溶液中的金属离子的一种化学提取方法。由于二价铁具有相对正的标准电极电位,许多常见杂质难以沉淀,可以得到高纯度的金属粉末,亚铁还原剂易于制备,价格低廉。4.置换:用带负电位的金属将金属盐水溶液或某些不溶性盐悬浮液中带正电极电位的金属离子还原成金属的过程。具有相对可渗透电极电位的金属称为置换剂。在湿法冶金过程中,置换可用作从溶液中提取金属的手段和溶液净化的方法。根据金属在水溶液中的标准电极电位,任何金属都可以取代后面的金属。任何种类的金属都可以用作置换剂。金属的常用标准电极电位列于表1。[下]表3-1常见金属的标准电极电位(298K,1mol/L溶液)

金属电极

标准电极电位ф 0/v

金属电极

标准电极电位ф 0/v

金属电极

标准电极电位ф 0/v

钾/钾

-2.925

Fe2+/Fe

-0.44

Sb2+/Sb

0.1

钙离子/钙

-2.87

Cd2+/Cd

-0.402

Bi3+/Bi

0.2

钠+/钠

-2.713

二氧化碳+/一氧化碳

-0.3

As3+/As

0.3

镁离子浓度

-2.37

镍离子/镍

-0.25

钙离子/钙

0.337

Al3+/Al

-1.66

Sn2+/Sn

-0.14

银+/银

0.8

Mn2+/Mn

-1.19

Pb2+/Pb

-0.126

镁离子浓度

0.854

Zn2+/Zn

-0.763

2H+/H2

0.000

Au3+/Au

1.5

在选择置换剂时,首先考虑的是电极电位的大小,同时还必须考虑溶液特性、金属回收的难易程度和经济因素以及是否污染溶液对提取金属产生影响等。常用的置换剂有铁、锌、铅、镍、钻等,其形状有板、粒和粉,粉状的表面积大,效果最好。置换广泛用于浸出液提取金属,并用于溶液净化。
5.联胺还原法
联胺即用水合肼N2H4·H2O与适量氨水配合将水溶液中的金属盐还原成金属粉末的化学提取方法。又称氨肼或水合肼还原法,是制取金属粉末的重要方法之一。
联胺是一种无色油状液体,但有毒和有气味,具有很强的还原作用。联胺将金属离子还原成金属,无论是不溶性盐(AgCl)或可溶性盐(AgNO3),都是先与氨作用转变成金属氨配离子,然后将金属配氨离子还原成金属,如:[next]
AgCl+2NH3·H2O====Ag(NH3)2·Cl+2H2O
4Ag(NH3)2Cl+N2H4+4H2O====4Ag+N2+4NH4Cl+4NH3·H2O
该法生产的银粉粒度细、纯度高,是制作银触头的理想材料。
6.歧化沉淀法
控制一定条件使溶液或溶盐中具有多种价态的金属离子,发生自身的氧化还原生成高价态的离子和金属的化学方法。
一些具有多种价态的金属如铜、镓、铟、铝、钛、锆、铪、铌和钽等,都可用歧化沉淀法提纯,其特点是金属必须具有多价态的特性。如铟的歧化沉淀提纯,是先用氯化氢使铟生成InCl:
2In(I)+2HCl(g)→2InCl(s)+H2(g)
制得的InCI(s)在水中发生歧化反应得到高纯海绵铟。
3InC1(s)→InCl3(t)+2In(海绵)
(三)腈法冶金(nitrile metallurgy)
是用腈的水溶液提取金属的一种湿法冶金方法。乙腈又名甲基腈,是生产丙烯腈的一种副产品。乙腈对Cu+和Ag+有很强的配合力。此法是由澳大利亚人帕克(A.J.Parker)在20世纪70年代提出的。
在乙腈的存在情况下常温反应:
Cu0+Cu2+====2Cu+
向右进行平衡常数K=10-6,但当有乙腈时,以上反应的K=108-1022,并随乙腈浓度的增加,K值继续增大,说明Cu0容易氧化成Cu+而进人溶液。这是帕克提出该法的依据。
该法主要用于从含铜的固体物料(粗铜粉、置换铜、废杂铜屑以及氧化铜离析产物),氧化铜矿和硫化铜中提取铜。应该说,该法还是一种很有前途的方法,因为该法投资少,总处理费用低,产品质量高。但目前还处在试验阶段,真正用于工业生产,还需做大量的工作。 关键词TAG: 有色金属 
免责声明:本网部分内容来自互联网媒体、机构或其他网站的信息转载以及网友自行发布,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。本网所有信息仅供参考,不做交易和服务的根据。本网内容如有侵权或其它问题请及时告之,本网将及时修改或删除。凡以任何方式登录本网站或直接、间接使用本网站资料者,视为自愿接受本网站声明的约束。

下一篇:管道内防腐安全施工措施

上一篇:原油黄金比(国际原油对黄金的影响)